(57)【要約】【課題】  所望の単一のＸ線エネルギーＴＥを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像ＴＧを所望の画像ノイズレベルで生成するためのデュアルエネルギー撮影の撮影条件を容易に特定できるＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】  入力されたＸ線エネルギーＴＥに基づき、単一のＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像の当該Ｘ線エネルギーＥと、デュアルエネルギー撮影によりＸ線管電圧が互いに異なる第１および第２の投影データを収集する際のそれぞれの管電流時間積ａ１・ｓ１，ａ２・ｓ２と、画像ＧNVの画像ノイズレベルＮＬとの関係を用いて、画像ＴＧの画像ノイズレベルが所望のレベル（例えば最小レベル）となる撮影条件（例えば管電流時間積の比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２）を特定する。【選択図】  図１２
2010284350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管を有しており、被検体をデュアルエネルギー撮影して、第１のＸ線管電圧による第１の投影データと、前記第１のＸ線管電圧とは異なる第２のＸ線管電圧による第２の投影データとを収集するデータ収集手段と、
前記第１および第２の投影データを用いて、単一のＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す所定の画像を生成する画像生成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線エネルギーを特定するＸ線エネルギー情報の入力を受け付ける入力受付手段と、
前記入力されたＸ線エネルギー情報に基づき、単一のＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像の該Ｘ線エネルギーと、前記第１および第２の投影データを収集する際のそれぞれの管電流時間積と、前記所定の画像の画像ノイズレベルとの関係を用いて、前記所定の画像が所望の画像ノイズレベルにて生成されるようなデュアルエネルギー撮影の撮影条件を特定する撮影条件特定手段とを備えているＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記Ｘ線エネルギー情報は、Ｘ線管電圧または実効Ｘ線エネルギーである請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記撮影条件特定手段は、前記関係を記憶する記憶手段を有しており、該関係を用いて前記それぞれの管電流時間積に係る条件を前記撮影条件として特定する請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記撮影条件特定手段は、前記第１の投影データを収集するときに設定すべき第１のＸ線管電流と、前記第２の投影データを収集するときに設定すべき第２のＸ線管電流との比率を前記撮影条件として特定する請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記入力受付手段は、前記デュアルエネルギー撮影による前記被検体の被曝線量を特定する被曝線量情報の入力をさらに受け付けており、
前記撮影条件特定手段は、前記特定された第１のＸ線管電流と第２のＸ線管電流との比率と、前記入力された被曝線量情報とに基づいて、前記第１および第２のＸ線管電流を前記撮影条件として特定する請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記データ収集手段は、前記第１のＸ線管電圧によるπ＋ファン角以上かつ２π以下である所定ビュー角度分のスキャンと、前記第２のＸ線管電圧による前記所定ビュー角度分のスキャンとを行う請求項４または請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記データ収集手段は、Ｘ線管電圧を前記第１のＸ線管電圧と前記第２のＸ線管電圧とに１または複数ビュー単位にて切り換えながらスキャンを行い、
前記撮影条件特定手段は、前記第１の投影データを収集するときに設定すべきデータ収集時間と、前記第２の投影データを収集するときに設定すべきデータ収集時間との比率を前記撮影条件として特定する請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記特定された撮影条件を、前記被検体の大きさに基づいて補正する補正手段をさらに備えている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記画像生成手段は、
前記第１の投影データを画像再構成処理して第１の画像を再構成するとともに、前記第２の投影データを画像再構成処理して第２の画像を再構成する再構成手段と、
前記第１の画像と前記第２の画像とを第１の重み付けにより重み付け減算処理して第３の画像を得るとともに、前記第１の画像と前記第２の画像とを前記第１の重み付けとは異なる第２の重み付けにより重み付け減算処理して第４の画像を得る重み付け減算手段と、
前記第３画像と前記第４の画像とを重み付け加算処理して前記所定の画像を生成する重み付け加算手段とを有している請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記画像生成手段は、
前記第１の投影データと前記第２の投影データとを第１の重み付けにより重み付け減算処理して第３の投影データを得るとともに、前記第１の投影データと前記第２の投影データとを前記第１の重み付けとは異なる第２の重み付けにより重み付け減算処理して第４の投影データを得る重み付け減算手段と、
前記第３の投影データと前記第４の投影データとを重み付け加算処理して第５の投影データを得る重み付け加算手段と、
前記第５の投影データを画像再構成処理して前記所定の画像を再構成する再構成手段とを有している請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記所望の画像ノイズレベルは、最小の画像ノイズレベルである請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デュアルエネルギー（dual energy）撮影を行うＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置により被検体をデュアルエネルギー撮影して得られた投影データ（data）を基に、所望のＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像を生成する方法が知られている。
【０００３】
例えば、Ｘ線管電圧が相対的に高い第１のＸ線管電圧であるときのＸ線を被検体に照射して第１のＸ線管電圧による投影データを収集するとともに、Ｘ線管電圧が相対的に低い第２のＸ線管電圧であるときのＸ線を被検体に照射して第２のＸ線管電圧による投影データを収集する。そして、第１のＸ線管電圧による投影データおよび第２のＸ線管電圧による投影データを基に、画像再構成処理、投影データ同士または画像同士の重み付け加減算処理等を行って、所望のＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像（以下、所望のＸ線エネルギーによる画像という）を生成する。（例えば特許文献１，図４、特許文献２等参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０９５４０５号公報
【特許文献２】ＵＳ２００９／００５２６１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、デュアルエネルギー撮影を行う際には、その撮影条件として、少なくとも第１のＸ線管電圧により投影データを収集する際の第１のＸ線管電流と、第２のＸ線管電圧により投影データを収集する際の第２のＸ線管電流とを設定する必要がある。
【０００６】
一方、上記の所望のＸ線エネルギーによる画像は、第１のＸ線管電圧による投影データおよび第２のＸ線管電圧による投影データを用いて生成するため、当該画像における画像ノイズレベル（image noise level）は、第１のＸ線管電圧による投影データおよび第２のＸ線管電圧による投影データにおけるそれぞれのノイズつまりＳＮ比（signal-noise ratio）に依存する。そして、第１のＸ線管電圧による投影データおよび第２のＸ線管電圧による投影データにおけるそれぞれのＳＮ比は、上記の第１および第２のＸ線管電流に依存する。つまり、上記の所望のＸ線エネルギーによる画像における画像ノイズレベルは、撮影条件として設定される上記の第１および第２のＸ線管電流に依存することになる。さらに、上記の所望のＸ線エネルギーによる画像を生成する上で、第１のＸ線管電圧による投影データと第２のＸ線管電圧による投影データとの寄与率は、その「所望のＸ線エネルギー」によって異なる。そのため、当該画像における画像ノイズレベルと上記の第１および第２のＸ線管電流との関係は、この「所望のＸ線エネルギー」によって異なることになる。
【０００７】
しかしながら、操作者は、通常、生成しようとする上記の所望のＸ線エネルギーによる画像における画像ノイズレベルと、デュアルエネルギー撮影の撮影条件との関係を直感的に推定することが困難である。
【０００８】
したがって、操作者が、上記の所望のＸ線エネルギーによる画像を、最適な画質で、すなわち画像ノイズレベルを最小にして得ようとしても、そのためのデュアルエネルギー撮影の撮影条件を容易に特定できない。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、所望のＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像を所望の画像ノイズレベルにて生成するためのデュアルエネルギー撮影の撮影条件を、容易に特定することができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の観点では、本発明は、Ｘ線管を有しており、被検体をデュアルエネルギー撮影して、第１のＸ線管電圧による第１の投影データと、前記第１のＸ線管電圧とは異なる第２のＸ線管電圧による第２の投影データとを収集するデータ収集手段と、前記第１および第２の投影データを用いて、単一のＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す所定の画像を生成する画像生成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線エネルギーを特定するＸ線エネルギー情報の入力を受け付ける入力受付手段と、前記入力されたＸ線エネルギー情報に基づき、単一のＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像の該Ｘ線エネルギーと、前記第１および第２の投影データを収集する際のそれぞれの管電流時間積と、前記所定の画像の画像ノイズレベルとの関係を用いて、前記所定の画像が所望の画像ノイズレベルにて生成されるようなデュアルエネルギー撮影の撮影条件を特定する撮影条件特定手段とを備えているＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１１】
ここで、「管電流時間積」とは、投影データ収集時のＸ線管電流とＸ線照射時間またはデータ収集時間との積であり、投影データ収集時のＸ線照射線量すなわちＸ線のフォトン数に比例する指標である。
【００１２】
また、「所定の画像」は、デュアルエネルギー撮影によるデュアルエネルギー画像の一つであり、いわゆるモノクロマチック画像（monochromatic image）である。
【００１３】
また、「画像ノイズレベル」は、例えば、画像ＳＤ値（ノイズの標準偏差）等を用いて特定することができる。
【００１４】
第２の観点では、本発明は、前記Ｘ線エネルギー情報が、Ｘ線管電圧または実効Ｘ線エネルギーである上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１５】
第３の観点では、本発明は、前記撮影条件特定手段が、前記関係を記憶する記憶手段を有しており、該関係を用いて前記それぞれの管電流時間積に係る条件を前記撮影条件として特定する上記第１の観点または第２の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１６】
第４の観点では、本発明は、前記撮影条件特定手段が、前記第１の投影データを収集するときに設定すべき第１のＸ線管電流と、前記第２の投影データを収集するときに設定すべき第２のＸ線管電流との比率を前記撮影条件として特定する上記第３の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１７】
第５の観点では、本発明は、前記入力受付手段が、前記デュアルエネルギー撮影による前記被検体の被曝線量を特定する被曝線量情報の入力をさらに受け付けており、前記撮影条件特定手段が、前記特定された第１のＸ線管電流と第２のＸ線管電流との比率と、前記入力された被曝線量情報とに基づいて、前記第１および第２のＸ線管電流を前記撮影条件として特定する上記第４の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１８】
「被曝線量情報」としては、例えばＣＴＤＩ（CT Dose Index）値等を考えることができる。
【００１９】
第６の観点では、本発明は、前記データ収集手段が、前記第１のＸ線管電圧によるπ＋ファン（fan）角以上かつ２π以下である所定ビュー（view）角度分のスキャン（scan）と、前記第２のＸ線管電圧による前記所定ビュー角度分のスキャンとを行う上記第４の観点または第５の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２０】
第７の観点では、本発明は、前記データ収集手段が、Ｘ線管電圧を前記第１のＸ線管電圧と前記第２のＸ線管電圧とに１または複数ビュー単位にて切り換えながらスキャンを行い、前記撮影条件特定手段が、前記第１の投影データを収集するときに設定すべきデータ収集時間と、前記第２の投影データを収集するときに設定すべきデータ収集時間との比率を前記撮影条件として特定する上記第３の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２１】
ここで、「複数ビュー」は、例えば１０ビュー以下である。
【００２２】
第８の観点では、本発明は、前記特定された撮影条件を、前記被検体の大きさに基づいて補正する補正手段をさらに備えている上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２３】
第９の観点では、本発明は、前記画像生成手段が、前記第１の投影データを画像再構成処理して第１の画像を再構成するとともに、前記第２の投影データを画像再構成処理して第２の画像を再構成する再構成手段と、前記第１の画像と前記第２の画像とを第１の重み付けにより重み付け減算処理して第３の画像を得るとともに、前記第１の画像と前記第２の画像とを前記第１の重み付けとは異なる第２の重み付けにより重み付け減算処理して第４の画像を得る重み付け減算手段と、前記第３画像と前記第４の画像とを重み付け加算処理して前記所定の画像を生成する重み付け加算手段とを有している上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２４】
ここで、「第３の画像」および「第４の画像」は、第１の物質を表す成分が抑制され、第１の物質とは異なる第２の物質を表す成分が強調された画像と、第２の物質を表す成分が抑制され、第１の物質を表す成分が強調された画像とを考えることができる。これらの画像は、物質強調画像、物質密度画像、物質分離画像、あるいは物質弁別画像とも言われる。
【００２５】
第１０の観点では、本発明は、前記画像生成手段が、前記第１の投影データと前記第２の投影データとを第１の重み付けにより重み付け減算処理して第３の投影データを得るとともに、前記第１の投影データと前記第２の投影データとを前記第１の重み付けとは異なる第２の重み付けにより重み付け減算処理して第４の投影データを得る重み付け減算手段と、前記第３の投影データと前記第４の投影データとを重み付け加算処理して第５の投影データを得る重み付け加算手段と、前記第５の投影データを画像再構成処理して前記所定の画像を再構成する再構成手段とを有している上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２６】
なお、上記第９の観点および第１０の観点における重み付け加算処理および重み付け減算処理は、高次の重み付けによる加算処理および減算処理であってもよい。
【００２７】
第１１の観点では、本発明は、前記所望の画像ノイズレベルが、最小の画像ノイズレベルである上記第１の観点から第１０の観点のいずれか一つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、撮影条件特定手段が、入力されたＸ線エネルギー情報に基づき、単一のＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像の該Ｘ線エネルギーと、前記第１および第２の投影データを収集する際のそれぞれの管電流時間積と、前記所定の画像の画像ノイズレベルとの関係を用いて、当該Ｘ線エネルギー情報により特定される単一のＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す所定の画像が、所望の画像ノイズレベルにて生成されるようなデュアルエネルギー撮影の撮影条件を特定するので、上記所定の画像を所望の画像ノイズレベルにて生成するためのデュアルエネルギー撮影の撮影条件を容易に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【図２】デュアルエネルギー撮影の第１の方法を説明するための図である。
【図３】デュアルエネルギー撮影の第２の方法を説明するための図である。
【図４】画像生成処理の一例を示すフローチャート（flowchart）である。
【図５】画像生成処理を概念的に示す図である。
【図６】Ｘ線管から発生するＸ線のスペクトル（spectrum）（エネルギー分布）を示す図である。
【図７】所定の物質におけるＸ線フォトンエネルギー（photon energy）とＸ線吸収係数との関係を示す図である。
【図８】画像生成処理の他の一例を示すフローチャートである。
【図９】第一実施形態のＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】モニタ（monitor）に表示される撮影条件設定画面の一例を示す図である。
【図１１】撮影条件設定処理を示すフローチャートである。
【図１２】生成画像の実効Ｘ線エネルギーと画像ノイズレベルとの関係を示す図である。
【図１３】生成画像の実効Ｘ線エネルギーと、画像ノイズレベルが最小となる撮影条件との関係の一例を示す図である。
【図１４】第二実施形態による撮影条件設定画面の一例を示す図である。
【図１５】第二実施形態による撮影条件設定処理を示すフローチャートである。
【図１６】モニタに表示される撮影条件設定画面の他の一例を示す図である。
【図１７】第三実施形態による撮影条件設定画面の一例を示す図である。
【図１８】第三実施形態による撮影条件設定処理を示すフローチャートである。
【図１９】１ビュー当りデータ収集時間の比率を変更したときの投影データ収集を概念的に示す図である。
【図２０】生成画像の実効Ｘ線エネルギーと画像ノイズレベルとの関係が被検体の大きさに応じて変化する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００３１】
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【００３２】
Ｘ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（console）１と、撮影テーブル（table）１０と、走査ガントリ（gantry）２０とを具備している。
【００３３】
操作コンソール１は、操作者からの入力を受け付ける入力装置２と、デュアルエネルギー撮影を行うための各部の制御や画像を生成するためのデータ処理等を行う中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ（buffer）５と、画像を表示するモニタ（monitor）６と、プログラム（program）やデータ等を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００３４】
撮影テーブル１０は、被検体４０を載せて走査ガントリ２０の開口部Ｂに入れ出しするクレードル（cradle）１２を具備している。クレードル１２は、撮影テーブル１０に内蔵するモータ（motor）で昇降および水平直線移動される。なお、ここでは、被検体４０の体軸方向すなわちクレードル１２の直線移動方向をｚ方向、鉛直方向をｙ方向、ｚ方向およびｙ方向に垂直な水平方向をｘ方向とする。
【００３５】
走査ガントリ２０は、回転部１５と、回転部１５を回転可能に支持する本体部２０ａとを有する。回転部１５には、Ｘ線管２１と、Ｘ線管２１を制御するＸ線コントローラ（controller）２２と、Ｘ線管２１から発生したＸ線ビーム（beam）Ｘｂをコリメート（collimate）して整形するコリメータ（collimator）２３と、被検体４０を透過したＸ線ビームＸｂを検出するＸ線検出器２４と、Ｘ線検出器２４の出力を投影データに変換して収集するＤＡＳ（Data Acquisition System）（データ収集装置ともいう）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転部コントローラ２６とが搭載される。本体部２０ａは、制御信号などを操作コンソール１や撮影テーブル１０と通信する制御コントローラ２９を具備する。回転部１５と本体部２０ａとは、スリップリング（slip ring）３０を介して電気的に接続されている。
【００３６】
なお、走査ガントリ２０は、本発明におけるデータ収集手段の一例である。入力装置２は、本発明における入力受付手段の一例である。また、中央処理装置３は、本発明における画像生成手段、撮影条件特定手段、再構成手段、重み付け減算手段、重み付け加算手段、および補正手段の一例であり、所定のプログラムを実行することにより、これらの手段として機能する。
【００３７】
ここで、本発明の特徴部分である、デュアルエネルギー撮影の撮影条件の特定に係る処理の理解を容易にするため、デュアルエネルギー撮影と、デュアルエネルギー撮影により得られた投影データに基づく画像生成処理について説明する。
【００３８】
まず、デュアルエネルギー撮影について説明する。
【００３９】
図２および図３は、デュアルエネルギー撮影の方法を説明するための図である。
【００４０】
デュアルエネルギー撮影には、例えば、図２に示すように、Ｘ線管２１のＸ線管電圧を相対的に高い第１のＸ線管電圧ＨＶと相対的に低い第２のＸ線管電圧ＬＶとに１または数ビュー単位にて高速に切り換えながら、所定ビュー角度分、被検体４０の透過Ｘ線を検出して投影データを収集する方法を用いる。所定ビュー角度分は、例えばハーフスキャン分に相当するπ＋Ｘ線ビームのファン角α〔ｒａｄ〕〜フルスキャン分に相当する２π〔ｒａｄ〕分とする。
【００４１】
また例えば、図３に示すように、Ｘ線管２１のＸ線管電圧を一方のＸ線管電圧（例えば第１のＸ線管電圧ＨＶ）にしたまま所定ビュー角度分、被検体４０の透過Ｘ線を検出し、次にＸ線管２１のＸ線管電圧を他方のＸ線管電圧（例えば第２のＸ線管電圧ＬＶ）にしたまま所定ビュー角度分、被検体４０の透過Ｘ線を検出して投影データを収集する方法を用いる。
【００４２】
これにより、第１のＸ線管電圧ＨＶによる第１の投影データＰHVと、第２のＸ線管電圧ＬＶによる第２の投影データＰLVとをスリップリング３０経由で収集する。ただし、前者の方法の場合、第１および第２の投影データＰHV，ＰLVは、互いに切り換えられた他方のＸ線管電圧によるビューの投影データを収集できない。そこで、収集できなかった投影データについては、そのビューに近接するビューの投影データを重み付け加算処理したり、ビュー方向にフィルタリングしたりして求める。
【００４３】
なお、本例では、第１および第２のＸ線管電圧ＨＶ，ＬＶを、それぞれ１４０〔ｋＶ〕と８０〔ｋＶ〕とする。また、第１および第２の投影データＰHV，ＰLVは、例えば、ビュー（view）角度範囲がπ＋Ｘ線ビーム（X-ray beam）のファン角（fan angle）α〔ｒａｄ〕であるハーフスキャン（half scan）分、またはビュー角度範囲が２π〔ｒａｄ〕であるフルスキャン（full
scan）分の投影データとする。
【００４４】
次に、画像生成処理について説明する。この画像生成処理では、デュアルエネルギー撮影により得られた投影データ、すなわちＸ線管電圧が互いに異なる２種類の投影データを基に、所望のＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像を生成する。本例では、所望のＸ線管電圧を定め、そのＸ線管電圧によるＸ線の実効Ｘ線エネルギーと同じ実効Ｘ線エネルギーを有する単色Ｘ線を用いて撮影された被検体を表す画像（モノクロマチック画像と呼ばれる）を生成する。ここでは、簡単のため、当該所望のＸ線管電圧を「目標Ｘ線管電圧」、当該画像を「目標Ｘ線管電圧画像」と呼ぶことにする。
【００４５】
図４は、画像生成処理の一例を示すフローチャートである。また、図５は、画像生成処理を概念的に示す図である。
【００４６】
ステップ（step）Ｚ１では、図４に示すように、第１の投影データＰHVを画像再構成処理して第１のＸ線管電圧画像ＧHV（第１の画像）を再構成するとともに、第２の投影データＰLVを画像再構成処理して第２のＸ線管電圧画像ＧLV（第２の画像）を再構成する。
【００４７】
具体的には、まず、第１および第２の投影データＰHV，ＰLVに対して、対数変換、線質硬化補正、Ｘ線検出器の感度補正等を含む所定の前処理を行う。次に、前処理された第１および第２の投影データＰHV，ＰLVに所定の再構成関数を重畳する。その後、再構成関数が重畳された第１および第２の投影データＰHV，ＰLVをそれぞれ逆投影処理して、第１および第２のＸ線管電圧画像ＧHV，ＧLVを得る。
【００４８】
ステップＺ２では、図４に示すように、第１のＸ線管電圧画像ＧHVと第２のＸ線管電圧画像ＧLVとを第１の重み付けにより重み付け減算処理して、第１の物質の密度分布を表す第１の物質密度画像（第３の画像）を得る。また、第１のＸ線管電圧画像ＧHVと第２のＸ線管電圧画像ＧLVとを第２の重み付けにより重み付け減算処理して、第２の物質の密度分布を表す第２の物質密度画像（第４の画像）を得る。本例では、第１の物質を水、第２の物質をヨウ素とし、水の密度分布を表す第１の物質密度画像Ｗと、ヨウ素の密度分布を表す第２の物質密度画像Ｉｏとを得る。
【００４９】
第１および第２の物質密度画像Ｗ，Ｉｏは、例えば次の数式に従って重み付け減算処理を行うことにより求めることができる。
【００５０】
【数１】
2010284350.tif 000003
【００５１】
ここで、ｋwは第１の物質密度画像の画素値Ｗ（x,y）を水の密度〔ｍｇ／ｍｌ〕で表すための変換係数、ｋioは第２の物質密度画像の画素値Ｉｏ（x,y）をヨウ素の密度〔ｍｇ／ｍｌ〕で表すための変換係数、Ｒioは第１のＸ線管電圧ＨＶと第２のＸ線管電圧ＬＶとにおけるヨウ素のデュアルエネルギー比、Ｒwは第１のＸ線管電圧ＨＶと第２のＸ線管電圧ＬＶとにおける水のデュアルエネルギー比である。
【００５２】
第１の物質密度画像Ｗ（x,y）を求めるための重み付け減算処理を表す数式１において、第２のＸ線管電圧画像の画素値ＧLV（x,y）に乗算する重み係数はｋwであり、第１のＸ線管電圧画像の画素値ＧHV（x,y）に乗算する重み係数はｋw・Ｒioである。また、第２の物質密度画像Ｉｏ（x,y）を求めるための重み付け減算処理を表す数式２において、第２のＸ線管電圧画像の画素値ＧLV（x,y）に乗算する重み係数はｋioであり、第１のＸ線管電圧画像ＧHV（x,y）の画素値に乗算する重み係数はｋio・Ｒwである。
【００５３】
デュアルエネルギー比Ｒioは、第２のＸ線管電圧ＬＶによるＸ線を用いて撮影した場合に得られる画像ＧＣLV（x,y）上のヨウ素に相当する画素値（ＣＴ値）ＧＣio,LV（x,y）を、第１のＸ線管電圧ＨＶによるＸ線を用いて撮影した場合に得られる画像ＧＣHV（x,y）上のヨウ素に相当する画素値ＧＣio,HVで除算してなる値（画素値の比）である。また、デュアルエネルギー比Ｒwは、画像ＧＣLV（x,y）上の水に相当する画素値ＧＣw,LV（x,y）を、画像ＧＣHV（x,y）上の水に相当する画素値ＧＣw,HV（x,y）で除算してなる値である。
【００５４】
以下、この処理の詳細について説明する。
【００５５】
図６は、Ｘ線管から発生するＸ線のスペクトルを示す図である。この図において、ＳＰ１は第１のＸ線管電圧ＨＶ（例えば１４０〔ｋＶ〕）によるＸ線のスペクトル、ＳＰ２は第２のＸ線管電圧ＬＶ（例えば８０〔ｋＶ〕）によるＸ線のスペクトルを示す。また、図７は、所定の物質におけるＸ線フォトンエネルギーとＸ線吸収係数との関係を示す図である。この図において、μaは物質ａのＸ線吸収係数、μbは物質ｂのＸ線吸収係数を示す。
【００５６】
図６に示すように、Ｘ線のスペクトルはそのＸ線を発生するときのＸ線管電圧によって異なる。また、図７に示すように、物質のＸ線吸収係数はＸ線フォトンエネルギーに応じて変化し、その変化曲線は物質を構成する元素の種類またはその組合せ、比率等によって異なる。
【００５７】
一方、被検体の投影データまたはこれを基に再構成される画像は、互いに異なる２種類の物質の密度分布およびそのＸ線吸収係数により近似的に表現できる。この近似モデルに基づき、第１の物質密度画像Ｗと第２の物質密度画像Ｉｏとを求めることができる。つまり、第１のＸ線管電圧画像ＧHVと第２のＸ線管電圧画像ＧLVとを、第１の物質である水に相当する画素の画素値が零になるよう重み付け減算処理することにより、第１の物質である水の成分が抑制され、第２の物質であるヨウ素の密度分布を表す第２の物質密度画像Ｉｏが得られる。同様に、第１のＸ線管電圧画像ＧHVと第２のＸ線管電圧画像ＧLVとを、第２の物質であるヨウ素に相当する画素の画素値が零になるよう重み付け減算処理することにより、第２の物質であるヨウ素の成分が抑制され、第１の物質である水の密度分布を表す第１の物質密度画像Ｗが得られる。
【００５８】
なお、第１および第２のＸ線管電圧画像ＧHV，ＧLVのそれぞれにおける第１および第２の物質に相当する画素値は、デュアルエネルギー撮影の撮影条件により推定することができる。したがって、上記の重み付け減算処理に用いるべき重みは、これら推定される画素値の比から特定することができる。
【００５９】
ステップＺ３では、図４に示すように、第１の物質密度画像Ｗと第２の物質密度画像Ｉｏとを重み付け加算処理して、所定のＸ線管電圧ＮＶによるＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像ＧNVを得る。
【００６０】
画像ＧNVは、例えば次の数式に従って重み付け加算処理を行うことにより求めることができる。
【００６１】
【数２】
2010284350.tif 000004
【００６２】
ここで、ｋｅＶ１はＸ線管電圧ＮＶによるＸ線の実効Ｘ線エネルギー、μw（keV1）は実効Ｘ線エネルギーｋｅＶ１における水のＸ線吸収係数、μio（keV1）は実効Ｘ線エネルギーｋｅＶ１におけるヨウ素のＸ線吸収係数、ｋｃはＸ線管電圧ＮＶによる画像の画素値をＣＴ値に変換するための変換係数である。なお、ＣＴ値は、周知の通り、物質のＸ線吸収の程度を示す値であり、空気のＣＴ値は−１０００〔ＨＵ〕、水のＣＴ値は０〔ＨＵ〕で表される。
【００６３】
画像ＧNVを求めるための重み付け加算処理を表す数式５において、第１の物質密度画像Ｗ（x,y）に乗算する重み係数はｋｃ・μw（keV1）であり、第２の物質密度画像Ｉｏ（x,y）に乗算する重み係数はｋｃ・μio（keV1）である。
【００６４】
以上が画像生成処理の一例であるが、画像生成処理は上記の処理に限定されず、例えば下記のような処理でもよい。
【００６５】
図８は、画像生成処理の他の一例を示すフローチャートである。
【００６６】
ステップＺ１１では、第１の投影データＰHVと第２の投影データＰLVとを第１の重み付けにより重み付け減算処理して、第１の物質の密度分布を表す第１の物質密度画像の基になる第３の投影データＰWを得る。また、第１の投影データＰHVと第２の投影データＰLVとを第２の重み付けにより重み付け減算処理して、第１の物質とは異なる第２の物質の密度分布を表す第２の物質密度画像の基になる第４の投影データＰIOを得る。
【００６７】
ステップＺ１２では、第３の投影データＰWと第４の投影データＰIOとを重み付け加算処理して、所定のＸ線管電圧ＮＶによるＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像ＧNVの基になる第５の投影データＰNVを得る。
【００６８】
ステップＺ１３では、第５の投影データＰNVを画像再構成処理して、所定のＸ線管電圧ＮＶによるＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像ＧNVを再構成する。
【００６９】
これより、第一実施形態のＸ線ＣＴ装置における処理の流れについて説明する。
【００７０】
図９は、第一実施形態のＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【００７１】
ステップＳ１では、デュアルエネルギー撮影の撮影条件を設定する（以下、この処理を撮影条件設定処理という）。この撮影条件設定処理の詳細については、後ほど図１０および図１１を参照して説明する。
【００７２】
ステップＳ２では、ステップＳ１にて設定された撮影条件に従って、前述のデュアルエネルギー撮影を実施する。
【００７３】
ステップＳ３では、前述の画像生成処理を行って、ステップＳ２のデュアルエネルギー撮影により得られた投影データを基に、目標Ｘ線管電圧画像を生成する。
【００７４】
ステップＳ４では、ステップＳ３にて生成された画像をモニタに表示する。
【００７５】
ここで、撮影条件設定処理（Ｓ１）の詳細について説明する。
【００７６】
撮影条件設定処理は、モニタ６に表示される撮影条件設定画面において行われる。
【００７７】
図１０は、撮影条件設定画面の一例を示す図である。また、図１１は、撮影条件設定処理を示すフローチャートである。
【００７８】
撮影条件設定画面５２内には、「生成画像のＸ線管電圧」欄６１、および「実効Ｘ線エネルギー」欄６２が表示される。「生成画像のＸ線管電圧」欄６１は、目標Ｘ線管電圧ＴＶを入力および表示する欄である。「実効Ｘ線エネルギー」欄６２は、目標Ｘ線管電圧ＴＶにより定められるＸ線の実効Ｘ線エネルギーである目標実効Ｘ線エネルギーＴＥを表示する欄である。
【００７９】
また、撮影条件設定画面５２内には、「高いＸ線管電圧」欄６３、「Ｘ線管電流」欄６４、「低いＸ線管電圧」欄６５、「Ｘ線管電流」欄６６、および「Ｘ線管電流比」欄６７が表示される。「高いＸ線管電圧」欄６３は、デュアルエネルギー撮影において設定するＸ線管電圧のうち相対的に高い第１のＸ線管電圧ＨＶを表示する欄である。本例では、第１のＸ線管電圧ＨＶは１４０〔ｋＶ〕である。「Ｘ線管電流」欄６４は、Ｘ線管２１を第１のＸ線管電圧ＨＶにして投影データを収集するときに設定するＸ線管電流ＨＩを入力および表示する欄である。「低いＸ線管電圧」欄６５は、デュアルエネルギー撮影において設定するＸ線管電圧のうち相対的に低い第２のＸ線管電圧ＬＶを表示する欄である。本例では、第２のＸ線管電圧ＬＶは８０〔ｋＶ〕である。「Ｘ線管電流」欄６６は、Ｘ線管２１を第２のＸ線管電圧ＬＶにして投影データを収集するときに設定するＸ線管電流ＬＩを入力および表示する欄である。「Ｘ線管電流比」欄６７は、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧを所望の画像ノイズレベルで得るためのデュアルエネルギー撮影の撮影条件である目標Ｘ線管電流比ＴＲを表示する欄である。ここでは、目標Ｘ線管電流比ＴＲは、デュアルエネルギー撮影による被検体４０の被曝線量を一定にしたときに、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧの画像ノイズレベルが最小となるようなＸ線管電流ＨＩとＸ線管電流ＬＩとの比である。また、目標Ｘ線管電流比ＴＲ＝撮影条件となる所定のＸ線管電流比Ｒであり、Ｘ線管電流比Ｒ＝Ｘ線管電流ＬＩ／Ｘ線管電流ＨＩとする。
【００８０】
「生成画像のＸ線管電圧」欄６１に値が入力されると（ステップＡ１１）、この入力値、すなわち目標Ｘ線管電圧ＴＶを目標実効Ｘ線エネルギーＴＥへ換算する（ステップＡ１２）。
【００８１】
あるＸ線管電圧により定められるＸ線は、ある実効Ｘ線エネルギーにより定められるＸ線として表すことができる。また、Ｘ線の条件を実効Ｘ線エネルギーにて定める方が好都合であることがある。そこで、本例では、上記のような換算を行う。そして、換算された目標実効Ｘ線エネルギーＴＥを、「実効Ｘ線エネルギー」欄６２に表示する。なお、目標Ｘ線管電圧ＴＶから目標実効Ｘ線エネルギーＴＥへの換算は、Ｘ線管電圧と実効Ｘ線エネルギーとの対応関係を定める関数あるいはテーブルを用いて行うことができる。
【００８２】
目標実効Ｘ線エネルギーＴＥへの換算が行われると、この目標実効Ｘ線エネルギーＴＥを基に、上記の目標Ｘ線管電流比ＴＲを特定する（ステップＡ１３）。
【００８３】
ここで、目標Ｘ線管電流比ＴＲを特定する方法について説明する。
【００８４】
まず、画像ノイズレベルとＸ線管電流との関係について考えてみることにする。
【００８５】
一般のＣＴ画像は、単一のＸ線管電圧による投影データを基に再構成されるので、そのＣＴ画像の画像ノイズレベルは、その単一のＸ線管電圧による投影データのノイズに依存する。投影データのノイズは、この投影データを収集する際のＸ線照射線量に依存する。したがって、ＣＴ画像の画像ノイズレベルは、Ｘ線照射線量により定まる。
【００８６】
一方、画像ＧNVは、第１のＸ線管電圧ＨＶによる第１の投影データＰHVと第２のＸ線管電圧ＬＶによる第２の投影データＰLVとを用いて生成される。また、第１の投影データＰHVと第２の投影データＰLVとは、画像ＧNVに対して、画像ＧNVの実効Ｘ線エネルギーＥにより定まる所定の寄与率にて寄与する。つまり、画像ＧNVの画像ノイズレベルは、第１の投影データＰHVおよび第２の投影データＰLVのノイズと、これらのノイズのバランスとに依存する。
【００８７】
したがって、被検体４０の被曝線量の総和が同じである条件の下では、第１の投影データＰHVおよび第２の投影データＰLVを収集する際のＸ線照射線量の総和は一定となり、画像ＧNVの画像ノイズレベルは、これらＸ線照射線量のバランスによって定まる。
【００８８】
Ｘ線照射線量は、Ｘ線管電流とＸ線照射時間またはデータ収集時間との積である、いわゆる管電流時間積〔ｍＡ・ｓ〕に比例する。したがって、上記のＸ線照射線量のバランス、すなわち、第１のＸ線管電圧ＨＶによるＸ線照射線量と第２のＸ線管電圧ＬＶによるＸ線照射線量とのバランスは、第１のＸ線管電圧ＨＶによる第１の投影データＰHV収集時の管電流時間積と、第２のＸ線管電圧ＬＶによる第２の投影データＰLV収集時の管電流時間積との比（以下、管電流時間積比という）によって特定することができる。
【００８９】
以上により、画像ＧNVの画像ノイズレベルは、被検体４０の被曝線量が一定であれば、管電流時間積比によって決まることが分かる。そして、第１のＸ線管電圧ＨＶでのデータ収集時間と第２のＸ線管電圧ＬＶでのデータ収集時間とが同じである場合には、画像ＧNVの画像ノイズレベルは、Ｘ線管電流比Ｒで決まることが分かる。
【００９０】
ここで、画像ＧNVの画像ノイズレベルとＸ線管電流比Ｒとの関係の具体例について説明する。
【００９１】
図１２は、画像ＧNVの実効Ｘ線エネルギーＥと画像ＧNVの画像ノイズレベルＮＬとの関係を示す図である。
【００９２】
ここで、第１のＸ線管電圧ＨＶであるＸ線管電圧１４０〔ｋＶ〕による投影データ収集時のＸ線管電流をａ１、１ビュー当りデータ収集時間をｓ１とし、第２のＸ線管電圧ＬＶであるＸ線管電圧８０〔ｋＶ〕による投影データ収集時のＸ線管電流をａ２、１ビュー当りデータ収集時間をｓ２とする。
【００９３】
デュアルエネルギー撮影の撮影条件を、被検体４０の被曝線量を一定値ＤＣにして、Ｘ線管電圧１４０〔ｋＶ〕と８０〔ｋＶ〕の管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２＝１：４としたとき、実効Ｘ線エネルギーＥと画像ＧNVにおける画像ノイズレベルＮＬとの関係は、図１２の曲線Ｎ１のようになる。また、撮影条件を、被検体の被曝線量を一定値ＤＣにして、管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２＝１：２としたときの上記関係は、曲線Ｎ２のようになる。また、撮影条件を、被検体の被曝線量を一定値ＤＣにして、管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２＝１：４としたときの上記関係は、曲線Ｎ３のようになる。
【００９４】
画像ＧNVの画像ノイズレベルＮＬは、図１２に示す曲線から分かるように、管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２が一定であるときは、画像ＧNVの実効Ｘ線エネルギーＥに応じて変化し、ある実効Ｘ線エネルギーのときに最小点を持ち、下に凸となる曲線を描くことが分かる。また、この曲線は、管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２を変化させると、実効Ｘ線エネルギーＥの方向に移動することが分かる。
【００９５】
これらの現象は、画像ＧNVが、第１のＸ線管電圧ＨＶによる第１の投影データＰHVと、第２のＸ線管電圧ＬＶによる第２の投影データＰLVとを用いて生成され、さらに画像ＧNV生成上でのこれら投影データの寄与率が、画像ＧNVの実効Ｘ線エネルギーＥによって異なることに起因する。
【００９６】
したがって、管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２が少しずつ異なる複数の撮影条件にて、実効Ｘ線エネルギーＥと画像ＧNVの画像ノイズレベルＮＬとの関係を、実験やシミュレーション（simulation）により求めれば、各実効Ｘ線エネルギーＥについて、その実効Ｘ線エネルギーＥのＸ線により撮影された被検体を表す画像ＧNVの画像ノイズレベルＮＬが最小となる撮影条件を、管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２として求めることができる。
【００９７】
図１３は、画像ＧNVの実効Ｘ線エネルギーＥと、画像ＧNVの画像ノイズレベルＮＬが最小となる撮影条件としての管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２との関係の一例を示す図である。
【００９８】
本例では、このような関係を定める所定の関数あるいはテーブルを予め用意して記憶させておく。そして、入力された目標Ｘ線管電圧ＴＶから換算された目標実効Ｘ線エネルギーＴＥを基に、上記の所定の関数あるいはテーブルを用いて、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧの画像ノイズレベルＮＬが最小となる撮影条件として、管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２を求める。そして、第１のＸ線管電圧ＨＶ（１４０ｋＶ）による投影データ収集時と、第２のＸ線管電圧ＬＶ（８０ｋＶ）による投影データ収集時の１ビュー当りデータ収集時間の比を考慮して、求めた撮影条件である管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２から目標Ｘ線管電流比ＴＲを特定する。なお、本例では、１ビュー当りデータ収集時間は、第１のＸ線管電圧ＨＶ（１４０ｋＶ）による投影データ収集時と、第２のＸ線管電圧ＬＶ（８０ｋＶ）による投影データ収集時とで同じであるものとして、目標Ｘ線管電流比ＴＲを特定する。
【００９９】
目標Ｘ線管電流比ＴＲが特定されると、その目標Ｘ線管電流比ＴＲを「Ｘ線管電流比」欄６５に表示する（ステップＡ１４）。このとき、目標Ｘ線管電流比ＴＲを単に表示するだけでなく、「Ｘ線管電流」欄６２および「Ｘ線管電流」欄６４に入力される値、すなわちＸ線管電流ＨＩとＸ線管電流ＬＩとを、これらの比が目標Ｘ線管電流比ＴＲとなるように拘束してもよい。例えば、「Ｘ線管電流」欄６２および「Ｘ線管電流」欄６４のいずれか一方の欄に値が入力されると、Ｘ線管電流ＨＩとＸ線管電流ＬＩとの比が目標Ｘ線管電流比ＴＲとなるよう、他方の欄の値が自動的に入力されるようにする。
【０１００】
「Ｘ線管電流」欄６２および「Ｘ線管電流」欄６４に値がそれぞれ入力されると（ステップＡ１５）、デュアルエネルギー撮影の撮影条件が設定されたことになる。
【０１０１】
このような第一実施形態によれば、「目標Ｘ線管電圧」を入力するだけで、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧを最小の画像ノイズレベルで得るための目標Ｘ線管電流比ＴＲ、すなわち第１のＸ線管電圧ＨＶによる第１の投影データＰHV収集時に設定すべき第１のＸ線管電流ＴＨＩと、第２のＸ線管電圧ＬＶによる第２の投影データＰLV収集時に設定すべき第２のＸ線管電流ＴＬＩとの比が特定されるので、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧを最小の画像ノイズレベルで得るためのデュアルエネルギー撮影の撮影条件を容易に特定することができる。
【０１０２】
なお、第一実施形態では、生成しようとする画像が、どのようなＸ線エネルギーを有するＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像であるかを特定するために、そのＸ線エネルギーを表すＸ線エネルギー情報として「目標Ｘ線管電圧」を入力しているが、代わりに、これに対応する「目標実効Ｘ線エネルギー」を入力するようにしてもよい。
【０１０３】
また、第一実施形態では、撮影条件特定処理において、画像ＧNVの実効Ｘ線エネルギーＥと、画像ＧNVの画像ノイズレベルが最小となる管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２との対応関係を定める関数やテーブルから、デュアルエネルギー撮影の撮影条件である目標Ｘ線管電流比ＴＲを特定しているが、もちろんこれに限定されない。例えば、画像ＧNVにのＸ線管電圧Ｖと、画像ＧNVの画像ノイズレベルが最小となる管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２との対応関係を定める情報から目標Ｘ線管電流比ＴＲを特定してもよい。また例えば、第１のＸ線管電圧ＨＶによる投影データ収集時と第２のＸ線管電圧ＬＶによる投影データ収集時とで、１ビュー当りデータ収集時間が同じであることを前提として、画像ＧNVのＸ線管電圧Ｖまたは実効Ｘ線エネルギーＥと、画像ＧNVの画像ノイズレベルが最小となる、第１のＸ線管電流ＨＩと第２のＸ線管電流ＬＩとの比との対応関係を定める情報から目標Ｘ線管電流比ＴＲを特定してもよい。
【０１０４】
なお、第一実施形態では、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧの画像ノイズレベルを最小にするための撮影条件として、目標Ｘ線管電流比ＴＲを特定する。従って、撮影条件としてＸ線管電流比を特定する方法は、Ｘ線管電流が制御しやすいデュアルエネルギー撮影、すなわち、Ｘ線管２１のＸ線管電圧を一方のＸ線管電圧にしたまま所定ビュー角度分、被検体４０の透過Ｘ線を検出し、次にＸ線管２１のＸ線管電圧を他方のＸ線管電圧にしたまま所定ビュー角度分、被検体４０の透過Ｘ線を検出する方法を用いるデュアルエネルギー撮影に適している。
【０１０５】
（第二実施形態）
第二実施形態では、目標Ｘ線管電圧ＴＶと、デュアルエネルギー撮影による被検体４０の目標被曝線量ＴＤとを基に、デュアルエネルギー撮影の撮影条件として、第１の目標Ｘ線管電流ＴＨＩおよび第２の目標Ｘ線管電流ＴＬＩそのものを特定する。
【０１０６】
図１４は、第二実施形態による撮影条件設定画面の一例を示す図である。また、図１５は、第二実施形態による撮影条件特定処理を示すフローチャートである。
【０１０７】
撮影条件設定画面５３内には、「生成画像のＸ線管電圧」欄６１、「実効Ｘ線エネルギー」欄６２、「高いＸ線管電圧」欄６３、「Ｘ線管電流」欄６４、「低いＸ線管電圧」欄６５、「Ｘ線管電流」欄６６、および「Ｘ線管電流比」欄６７に加え、「被曝線量」欄６８が表示される。「被曝線量」欄６８は、デュアルエネルギー撮影による被検体４０の目標被曝線量ＴＤ、例えばＣＴＤＩ値を入力および表示する欄である。
【０１０８】
「生成画像のＸ線管電圧」欄６１に値が入力されると（ステップＢ１１）、この入力値、すなわち目標Ｘ線管電圧ＴＶを目標実効Ｘ線エネルギーＴＥへ換算する（ステップＢ１２）。そして、この目標実効Ｘ線エネルギーＴＥを基に、上記の目標Ｘ線管電流比ＴＲを特定し（ステップＢ１３）、その目標Ｘ線管電流比ＴＲを「Ｘ線管電流比」欄６５に表示する（ステップＢ１４）。
【０１０９】
ここで、「被曝線量」欄６８に値が入力されると（ステップＢ１５）、この入力値すなわち目標被曝線量ＴＤと、特定された目標Ｘ線管電流比ＴＲとを基に、第１の目標Ｘ線管電流ＴＨＩおよび第２の目標Ｘ線管電流ＴＬＩとを特定し設定する（ステップＢ１６）。第１の目標Ｘ線管電流ＴＨＩおよび第２の目標Ｘ線管電流ＴＬＩは、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧにおける画像ノイズレベルを最小にするために設定すべきＸ線管電流ＨＩおよびＸ線管電流ＬＩである。そして、これらを「Ｘ線管電流」欄６４および「Ｘ線管電流」欄６６に表示する（ステップＢ１７）。
【０１１０】
ここで、第１の目標Ｘ線管電流ＴＨＩおよび第２の目標Ｘ線管電流ＴＬＩを特定する方法の具体例について説明する。
【０１１１】
まず、Ｘ線管電圧＝第１のＸ線管電圧ＨＶ（＝１４０〔ｋＶ〕），Ｘ線管電流＝第１の目標Ｘ線管電流ＴＨＩ〔ｍＡ〕のときのＸ線による第１の被曝線量Ｄ１〔ｍＧｙ〕は、Ｘ線管電圧＝１４０〔ｋＶ〕，Ｘ線管電流＝１００〔ｍＡ〕のときのＸ線による被曝線量をｄ１〔ｍＧｙ〕として、次式で表すことができる。
【０１１２】
【数３】
2010284350.tif 000005
【０１１３】
また、Ｘ線管電圧＝第２のＸ線管電圧ＨＶ（＝８０〔ｋＶ〕），Ｘ線管電流＝第２の目標Ｘ線管電流ＴＬＩ〔ｍＡ〕のときのＸ線による第２の被曝線量Ｄ２〔ｍＧｙ〕は、Ｘ線管電圧＝８０〔ｋＶ〕，Ｘ線管電流＝１００〔ｍＡ〕のときのＸ線による被曝線量をｄ２〔ｍＧｙ〕として、次式で表すことができる。
【０１１４】
【数４】
2010284350.tif 000006
【０１１５】
ところで、第１の目標Ｘ線管電流ＴＨＩと第２の目標Ｘ線管電流ＴＬＩとの関係は、次式のようになる。
【０１１６】
【数５】
2010284350.tif 000007
【０１１７】
目標被曝線量ＴＤは、第１の被曝線量Ｄ１と第２の被曝線量Ｄ２との和になるので、次式のように表すことができる。
【０１１８】
【数６】
2010284350.tif 000008
【０１１９】
そして、第１の目標Ｘ線管電流ＴＨＩおよび第２の目標Ｘ線管電流ＴＬＩは、次式にように表すことができる。
【０１２０】
【数７】
2010284350.tif 000009
【０１２１】
したがって、被曝線量ｄ１，ｄ２を予め求めて記憶させておくことで、上記の演算により、第１の目標Ｘ線管電流ＴＨＩおよび第２の目標Ｘ線管電流ＴＬＩを特定することができる。
【０１２２】
このような第二実施形態によれば、「目標Ｘ線管電圧」と「目標被曝線量」とを入力するだけで、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧを最小の画像ノイズレベルで得るためのデュアルエネルギー撮影の撮影条件として、第１のＸ線管電圧ＨＶによる第１の投影データＰHV収集時に設定すべき第１のＸ線管電流ＴＨＩと、第２のＸ線管電圧ＬＶによる第２の投影データＰLV収集時に設定すべき第２のＸ線管電流ＴＬＩとが特定されるので、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧを最小の画像ノイズレベルで得るためのデュアルエネルギー撮影の撮影条件を容易に特定することができる。
【０１２３】
なお、第二実施形態では、上述したとおり、目標Ｘ線管電圧ＴＶおよび目標被曝線量ＴＤを入力するだけで、デュアルエネルギー撮影の撮影条件である、第１の目標Ｘ線管電流ＴＨＩおよび第２の目標Ｘ線管電流ＴＬＩを特定し、設定することができる。
【０１２４】
そこで、撮影条件設定画面は、より単純化して、例えば図１６（ａ）に示すように、「生成画像のＸ線管電圧」欄６１と「被曝線量」欄６８だけを表示する撮影条件設定画面５４ａのようにしてもよい。
【０１２５】
また例えば、図１６（ｂ）に示すように、「生成画像のＸ線管電圧」欄６１と「生成画像のＸ線管電流」欄６９だけを表示する撮影条件設定画面５４ｂのようにしてもよい。「生成画像のＸ線管電流」欄６９は、目標Ｘ線管電圧ＴＶおよび目標Ｘ線管電流ＴＩによるＸ線を用いて撮影された被検体４０を表す目標Ｘ線管電圧画像ＴＧ′を生成する場合における目標Ｘ線管電流ＴＩを入力および表示する欄である。目標Ｘ線管電圧ＴＶおよび目標Ｘ線管電流ＴＩが入力されると、この条件で一般撮影した場合に得られる画像の画像ノイズレベルを求める。そして、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧにおける画像ノイズレベルがこの求めたレベルと略同じになるような被曝線量を求め、これを目標被曝線量ＴＤとして設定する。後は、上述と同様の処理により、第１の目標Ｘ線管電流ＴＨＩおよび第２の目標Ｘ線管電流ＴＬＩを特定して設定する。このような例によれば、操作者は、一般撮影と同じ感覚でＸ線管電圧とＸ線管電流を入力するだけで、その条件によるＸ線を用いて撮影された被検体を表す画像を最小の画像ノイズレベルで得るためのデュアルエネルギー撮影の撮影条件を特定し、設定することができる。
【０１２６】
（第三実施形態）
第三実施形態では、目標Ｘ線管電圧ＴＶを基に、デュアルエネルギー撮影の撮影条件として、第１のＸ線管電圧ＨＶによる第１の投影データＰHV収集時の１ビュー当りデータ収集時間ＴＨＴと、第２のＸ線管電圧ＬＶによる第２の投影データＰLV収集時の１ビュー当りデータ収集時間ＴＬＴとの比Ｑを特定する。
【０１２７】
図１７は、第三実施形態による撮影条件設定画面の一例を示す図である。また、図１８は、第三実施形態による撮影条件特定処理を示すフローチャートである。
【０１２８】
撮影条件設定画面５５内には、「生成画像のＸ線管電圧」欄６１、「実効Ｘ線エネルギー」欄６２、「高いＸ線管電圧」欄６３、「Ｘ線管電流」欄６４、「低いＸ線管電圧」欄６５、および「Ｘ線管電流」欄６６に加え、「データ収集時間比」欄７０が表示される。「データ収集時間比」欄７０は、第１のＸ線管電圧ＨＶによる第１の投影データＰHV収集時の１ビュー当りデータ収集時間と、第２のＸ線管電圧ＬＶによる第２の投影データＰLV収集時の１ビュー当りデータ収集時間との比Ｑを入力および表示する欄である。
【０１２９】
「生成画像のＸ線管電圧」欄６１に値が入力されると（ステップＣ１１）、この入力値すなわち目標Ｘ線管電圧ＴＶを目標実効Ｘ線エネルギーＴＥへ換算する（ステップＣ１２）。そして、「Ｘ線管電流」欄６４および「Ｘ線管電流」欄６６に値が入力されると、これらの入力値、すなわちＸ線管電流ＨＩおよびＸ線管電流ＬＩと、目標実効Ｘ線エネルギーＴＥとを基に、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧの画像ノイズレベルを最小にするための１ビュー当りデータ収集時間比Ｑを特定し設定する（ステップＣ１３）。そして、その１ビュー当りデータ収集時間比Ｑを「データ収集時間比」欄７０に表示する（ステップＣ１４）。なお、１ビュー当りデータ収集時間比Ｑは、「データ収集時間比」欄７０に値を入力し直すことにより、設定を変更することもできる。
【０１３０】
ここで、１ビュー当りデータ収集時間比Ｑを特定する方法の具体例について説明する。
【０１３１】
本例では、第一実施形態と同様、図１３に示すような、画像ＧNVの実効Ｘ線エネルギーＥと、画像ＧNVの画像ノイズレベルＮＬが最小となる撮影条件である管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２との関係を定める所定の関数あるいはテーブルを予め用意しておく。そして、入力された目標Ｘ線管電圧ＴＶから換算された目標実効Ｘ線エネルギーＴＥを基に、上記の所定の関数あるいはテーブルを用いて、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧの画像ノイズレベルＮＬが最小となる撮影条件として、管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２を求める。そして、Ｘ線管電流ＨＩおよびＸ線管電流ＬＩを考慮して、求めた管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２から１ビュー当りデータ収集時間比Ｑを特定する。
【０１３２】
図１９は、Ｘ線管２１のＸ線管電圧を１ビュー毎に第１のＸ線管電圧ＨＶと第２のＸ線管電圧ＬＶとに切り換えるデュアルエネルギー撮影において、第１のＸ線管電圧ＨＶによる第１の投影データＰHV収集時の１ビュー当りデータ収集時間と、第２のＸ線管電圧ＬＶによる第２の投影データＰLV収集時の１ビュー当りデータ収集時間との比を、１：１，１：４としたときの投影データ収集を概念的に示す図である。
【０１３３】
このような第三実施形態によれば、「目標Ｘ線管電圧」を入力するだけで、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧを最小の画像ノイズレベルで得るためのデュアルエネルギー撮影の撮影条件として、第１のＸ線管電圧ＨＶによる第１の投影データＰHV収集時の１ビュー当りデータ収集時間と、第２のＸ線管電圧ＬＶによる第２の投影データＰLV収集時の１ビュー当りデータ収集時間との比Ｑが特定されるので、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧを最小の画像ノイズレベルで得るためのデュアルエネルギー撮影の撮影条件を容易に特定することができる。
【０１３４】
なお、第三実施形態では、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧの画像ノイズレベルを最小にする撮影条件として、１ビュー当りデータ収集時間比を特定する。従って、撮影条件として１ビュー当りデータ収集時間比を特定する方法は、Ｘ線管電流よりも１ビュー当りデータ収集時間の方が制御しやすいデュアルエネルギー撮影、すなわち、Ｘ線管２１のＸ線管電圧を第１のＸ線管電圧ＨＶと第２のＸ線管電圧ＬＶとに１または数ビュー単位にて高速に切り換えながら、所定ビュー角度分、被検体４０の透過Ｘ線を検出する方法を用いるデュアルエネルギー撮影に適している。
【０１３５】
（第四実施形態）
第四実施形態では、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧの画像ノイズレベルが最小となる管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２を、被検体４０の大きさに応じて補正する。
【０１３６】
被検体４０が大きくなると、スライス断面積が大きくなり、被検体を透過するＸ線における線質硬化（ビームハードニング（beam hardening））の程度が大きくなる。相対的に低い第２のＸ線管電圧ＬＶによるＸ線は、比較的低いエネルギーのフォトンを多く含んでいるので、Ｘ線の線質硬化の程度が大きくなると、その透過Ｘ線のフォトン数が大幅に減少する。つまり、被検体が大きくなると、第２のＸ線管電圧ＬＶによる投影データのＳＮ比は大幅に小さくなる。一方、相対的に高い第１のＸ線管電圧ＨＶによるＸ線は、比較的高いエネルギーのフォトンを多く含んでいるので、Ｘ線の線質硬化の程度が大きくなっても、その透過Ｘ線のフォトン数は、第２のＸ線管電圧ＬＶの場合ほど減少しない。つまり、被検体が大きくなっても、第１のＸ線管電圧ＨＶによる投影データのＳＮ比は、第２のＸ線管電圧ＬＶの場合ほど小さくはならない。
【０１３７】
そのため、画像ＧNVの実効Ｘ線エネルギーＥと、画像ＧNVの画像ノイズレベルＮＬとの関係においては、図２０に示すように、被検体が大きくなると、画像ノイズレベルＮＬが最小となる実効Ｘ線エネルギーが、画像ＧNVを生成する上での第１のＸ線管電圧ＨＶによる第１の投影データＰHVの寄与率が高くなる方向、すなわち、実効Ｘ線エネルギーが高くなる方向に移動する。
【０１３８】
したがって、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧの画像ノイズレベルＮＬが最小となる撮影条件である管電流時間積比（ａ２・ｓ２）／（ａ１・ｓ１）は、被検体が大きくなると大きい方向に移動する。
【０１３９】
そこで、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧの目標Ｘ線管電圧ＴＶあるいは目標実効Ｘ線エネルギーＴＥを基に、画像ＧNVの実効Ｘ線エネルギーＥと、画像ＧNVの画像ノイズレベルが最小となる管電流時間積比ａ１・ｓ１：ａ２・ｓ２との対応関係を定める関数やテーブルから、デュアルエネルギー撮影の撮影条件である管電流時間積比（ａ２・ｓ２）／（ａ１・ｓ１）を特定する。そして、この比に対して被検体の大きさに応じた補正を加え、より適正な撮影条件を導き出すようにする。
【０１４０】
なお、被検体の大きさは、例えば、被検体の身長、体重、年齢、性別などから推定したり、操作者が入力した情報を基に特定したり、あるいは、被検体のスカウト（scout）画像を基に特定したりする。被検体の大きさと補正量との関係は、実験またはシミュレーションにより予め求めておく。
【０１４１】
また、上記の撮影条件の補正は、被検体ごとに行ってもよいし、同一被検体のスライス位置ごとに行ってもよい。
【０１４２】
このような第四実施形態によれば、目標Ｘ線管電圧画像ＴＧの目標Ｘ線管電圧ＴＶあるいは目標実効Ｘ線エネルギーＴＥを基に特定したデュアルエネルギー撮影の撮影条件を、被検体の大きさに応じて補正するので、生成画像における画像ノイズレベルを最小にするデュアルエネルギー撮影の撮影条件を、被検体の大きさによらず、精度よく特定することができる。
【０１４３】
以上が本発明の実施形態であるが、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【０１４４】
例えば、上記の各実施形態では、単一のＸ線管を用いてデュアルエネルギー撮影を行っているが、Ｘ線の照射方向が互いに異なる複数のＸ線管を用いてデュアルエネルギー撮影を行ってもよい。この場合、第１のＸ線管には相対的に高い第１のＸ線管電圧ＨＶが設定され、第２のＸ線管は相対的に低い第２のＸ線管電圧ＬＶが設定されてもよい。
【０１４５】
また、第一および第二実施形態では、デュアルエネルギー撮影におけるスキャン方式としてアキシャルスキャン（axial scan）を想定しているが、これをヘリカルスキャン（helical scan）としてもよい。
【０１４６】
また、上記の各実施形態では、第１および第２の物質密度画像として、水の密度分布を表す画像とヨウ素の密度分布を表す画像とを用いているが、この組合せに限定されない。例えば、水の密度分布を表す画像とカルシウム（calcium）の密度分布を表す画像の組合せ、ヨウ素の密度分布を表す画像とカルシウムの密度分布を表す画像の組合せであってもよい。
【０１４７】
また、上記の各実施形態では、所望の画像ノイズレベルを最小の画像ノイズレベルとしているが、これに限定されるものではない。例えば、画像ノイズレベルが最小から少し大きい所定の画像ノイズレベルであってもよい。
【０１４８】
なお、上記の各実施形態では、デュアルエネルギー撮影における相対的に高いＸ線管電圧ＨＶを設定可能な最高Ｘ線管電圧とし、相対的に低いＸ線管電圧ＬＶを設定可能な最小Ｘ線管電圧とすることが好適である。これにより、エネルギー分離度が上がり、ＳＮ比のよい画像が得られる。一応の目安としては、相対的に高いＸ線管電圧ＨＶを１２０ｋＶ以上、１６０ｋＶ以下とし、相対的に低いＸ線管電圧ＬＶを６０ｋＶ以上、１００ｋＶ以下とする。
【符号の説明】
【０１４９】
１  操作コンソール
２  入力装置
３  中央処理装置
５  データ収集バッファ
６  モニタ
７  記憶装置
１０  撮影テーブル
１２  クレードル
１５  回転部
２０  走査ガントリ
２０ａ  本体部
２１  Ｘ線管
２２  Ｘ線コントローラ
２３  コリメータ
２４  Ｘ線検出器
２５  ＤＡＳ
２６  回転部コントローラ
２９  制御コントローラ
３０  スリップリング
４０  被検体
１００  Ｘ線ＣＴ装置
Ｂ  開口部
Ｘｂ  Ｘ線ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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